Notizen 395
Messung differentieller Wirkungsquerschnitte für die elastische Streuung von Kalium-Ionen
an Edelgasen G. Willems
Mitteilung aus der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt, 33 Braunschweig, Bundesallee 100
(Z. Naturforsch. 31 a, 3 9 5 - 3 9 6 [1976] ; eingegangen am 28. Januar 1976)
Differential Elastic Cross Section Measurements for K+ — Ar, Krand Xe
The differential elastic cross sections for K+ —Ar, Kr and Xe were measured in the energy range from 2.2 eV to 5.0 eV in the laboratory system and compared with those predicted by the theory of Kim and Gordon. The experimental well depths are smaller than predicted by this theory.
Während in der Vergangenheit zahlreiche Bestim- mungen des negativen Bereiches der Wechselwir- kungspotentiale zwischen Alkaliatomen und anderen Atomen und Molekülen durchgeführt worden sind, liegen nur wenige derartige Untersuchungen für Al- kaliionen vor. Nach unserer Kenntnis sind bisher lediglich von zwei Autorengruppen Messungen ela- stischer differentieller Streuquerschnitte aus der Systemreihe der Alkaliionen-Edelgasatome veröffent- licht worden *>2.
Es wurden Messungen des elastischen differentiel- len Streuquerschnittes von Kaliumionen an Edelgas- atomen im Laborenergiebereich von 2,2 bis 5,0 eV ausgeführt. Bei diesen Energien sind Regenbogen- sitrukturen zu erwarten, die Rückschlüsse auf die Potentialparameter im Bereich des Potentialmini- mums erlauben. Die verwendete Apparatur wird im einzelnen an anderer Stelle beschrieben werden. Das Experiment beruhte auf der Methode der gekreuzten Strahlen. Ein Kalium-Ionenstrahl geringer Winkel- divergenz 3 durchsetzte einen Edelgas-Überschall- strahl unter einem Winkel von 9 0 ° . Zum Nachweis der gestreuten Ionen wurde ein SEV-Detektor in der Strahlenebene um das Streuzentrum bewegt. Über einen Verstärker, Zähler und Zählratenmesser ge- langte das Signal zur Registrierung auf einen X-Y- Schreiber. Eine Gegenfeldanordnung diente in einem Vorversuch zur Bestimmung der Energie der Ka- liumionen im Laborsystem.
In den Abb. 1 bis 3 sind die gemessenen Winkel- verteilungen der an Argon, Krypton und Xenon ge- streuten Kaliumionen für verschiedene Energiewerte der Ionen im Laborsystem dargestellt. Neben dem jeweiligen primären Regenbogen sind z. T. sekun- däre Regenbogen erkennbar. Die vorläufige Auswer- tung erfolgte durch Vergleich der experimentellen Daten mit berechneten differentiellen Streuquer-
106
105
aj '53 53 c;
LU
Jpo3 jx:
S
a j
o102
"o E o
"tn a a j
10° . . 0° r r 3° 4° 5° 6° 7 8 9
a "
Abb. 1. Gemessene Winkelverteilungen von K+ bei der Streu- ung an Ar für verschiedene Laborwinkel 0. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Kurven gegeneinander ver-
schoben worden.
schnitten. Für die Streuphasen wurde dabei eine WKB-Näherung verwendet. Der Rechnung liegen die von Kim und Gordon 4 für die Systeme K+ — Ar und K+ — Kr angegebenen Potentiale zugrunde. Diese Potentiale lassen sich durch einen analytischen Aus- druck, der sich additiv aus einem Exponential-, einem R~6- und einem R_ 4-Term aufbaut, gut an- nähern. Für das System K+ — Xe wurde ein Poten- tialverlauf gewählt, der im Vergleich zum K+ — Kr- Potential einen geringfügig verbreiterten Potential- topf aufweist. In die Abb. 3 ist ein für das System K+— Xe mit einer Laborenergie der Ionen von 2,2 eV berechneter Streuquerschnitt eingezeichnet worden. Der Gleichgewichtsabstand rm beträgt dabei 3,4 Ä. Unterstellt man die von Kim und Gordon an- gegebenen Potentialverläufe als richtig, so lassen sich durch Vergleich der Winkellagen der primären Regenbögen in den berechneten und den gemesse- nen Streuverteilungen die Potentialtopftiefen ermit- teln. Für eine eingehendere Analyse, die auch die aufgelösten Sekundärstrukturen in die Auswertung einbezieht, müssen die berechneten Querschnitte mit den Apparatefunktionen gefaltet werden. Die dazu erforderlichen Arbeiten befinden sich in Vorberei- tung.
396 Notizen
Abb. 3. Gemessene Winkelverteilung von K+ bei der Streuung an Xe für verschiedene Energien im Laborsystem. Kurve A : Für das System K+ —Xe für eine Laborenergie von 2,2 eV berechneter differentieller Streuquerschnitt mit £ = 0,165 eV,
rm = 3,4 Ä.
angegebenen, noch unvollständigen Auswerteverfah- ren aus den Messungen gewonnenen Potentialtopf- tiefen kleiner als die der theoretischen Potentiale.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammenge- faßt. Als Mittelwerte der bei verschiedenen Energien im Laborsystem erhaltenen Potentialtopftiefen er- geben sich für K+ - Ar 0,106 eV, für K+ - Kr 0,135 eV. Die entsprechenden theoretischen Werte sind 0,121 eV bzw. 0,154 eV. Für das System K+- Xe lautet der experimentelle Wert 0,171 eV.
Ich danke der Deutschen Forschungsgemeinschaft für die finanzielle Unterstützung der Arbeit.
Ionenenergie K+ —Ar K+ —Kr K+ —Xe im Lab.-System
2,2 0,100 0.130 0.165
2,75 0,105 0,130 0,174
3,0 0.105 0.135 0.178
3,5 0,107 0.145 0,170
4,0 0,105 0,133 0,175
4,5 0,110 0,135 0.165
5,0 - — 0,167
Mittelwert 0,106 0,135 0,171
Theoretischer 0,121 0,154 —
Wert4
Die gemessenen Regenbogenstrukturen lagen für K+ — Ar und K+ — Kr stets bei kleineren Winkeln als es den von Kim und Gordon angegebenen Poten- tialen entspricht. Dementsprechend sind die mit dem Tab. 1. Gemessene Potentialtopf tiefen (in eV) in Abhängig-
keit von der Ionenenergie (in eV).
Abb. 2. Gemessene Winkelverteilungen von K+ hei der Streuung an Kr für verschiedene Energien im Laborsystem.
1 M. G. Menendez u. S. Datz, Intern. Conf. Phys. Electr. At. 3 W. Büddicker. Proc. I. C. I. S. 2. 856 [1972].
Collisions 4. 264 [1965]. 4 Y. S. Kim u. R. G. Gordon, J. Chem. Phys. 61, 1 [1974].
2 R. Büttner, W. L. Dimpfl, U. Ross u. J. P. Toennies, Chem.
Phys. Letters 32, 197 [1975].
